一种供XRD和XAS测试用的毛细管加热元件及加热系统技术方案

技术编号:20286853 阅读:41 留言:0更新日期:2019-02-10 18:42
本发明专利技术公开了一种供XRD和XAS测试用的毛细管加热元件,其特征在于,包括加热体、连接部和测温装置;所述加热体包括芯体和外壳,所述芯体呈柱状,其上形成有与芯体同轴的毛细管通道;所述外壳包裹于芯体上,并且外壳与芯体间形成空腔;所述空腔内设置有加热丝;加热体为两个,两个加热体同轴设置;所述连接部的两端分别与两个加热体相对的端面连接,连接部与加热体间形成窗口;所述测温装置位于连接部的居中位置。本发明专利技术还提供了一种加热系统。本发明专利技术的优点在于,使用时直接通电加热即可,相对于常规空气加热器,无需复杂的配套系统,不使用气源,节约设备成本,也易于维护。

A Capillary Heating Element and System for XRD and XAS Testing

The invention discloses a capillary heating element for XRD and XAS testing, which is characterized by a heater, a connecting part and a temperature measuring device; the heater comprises a core and a shell, which are columnar in shape and form a capillary channel coaxial with the core; the shell is wrapped on the core body and forms a cavity between the shell and the core body; and the cavity is provided with an additional cavity. Hot wire; two heaters are coaxially arranged; the two ends of the connecting part are respectively connected with the opposite end faces of the two heaters, and a window is formed between the connecting part and the heater; the temperature measuring device is located in the middle position of the connecting part. The invention also provides a heating system. The advantages of the present invention are that when used, it can be heated directly by electrification. Compared with the conventional air heater, it does not need complicated supporting system, does not use gas source, saves equipment cost and is easy to maintain.

【技术实现步骤摘要】
一种供XRD和XAS测试用的毛细管加热元件及加热系统
本专利技术属于实验设备
,具体涉及一种供XRD和XAS测试用的毛细管加热元件及加热系统。
技术介绍
毛细管经常被用作液体样品池,以实现XRD、XAS、SAXS等实验测试。采用毛细管作为样品池进行液体原位变温X射线相关测试时,为了X射线通道具有足够的空间范围,一般采用空气加热器对毛细管内的液体加热。然而,空气加热器需要配套诸多装置,例如稳定洁净的高压气源、流量控制系统、空气加热元件、温控仪等,然后通过消耗大量气体实现加热,即,空气加热器系统复杂,设备成本和运行成本较高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于:在利用毛细管作为样品池采集XRD、XAS数据时,利用空气加热器对毛细管进行加热,其系统复杂,成本较高。本专利技术采用以下技术方案解决上述技术问题:一种供XRD和XAS测试用的毛细管加热元件,包括加热体、连接部和测温装置;所述加热体包括芯体和外壳,所述芯体呈柱状,其上形成有与芯体同轴的毛细管通道;所述外壳包裹于芯体上,并且外壳与芯体间形成空腔;所述空腔内设置有加热丝;加热体为两个,两个加热体同轴设置;所述连接部的两端分别与两个加热体相对的端面连接,连接部与加热体间形成窗口;所述测温装置位于连接部的居中位置。优选地,本专利技术所述的一种供XRD和XAS测试用的毛细管加热元件,所述芯体和外壳均呈圆柱状,且两者同轴设置。优选地,本专利技术所述的一种供XRD和XAS测试用的毛细管加热元件,在垂直于加热体轴线的方向上,所述连接部呈扇形,该扇形的弧面与加热体的外侧面齐平。优选地,本专利技术所述的一种供XRD和XAS测试用的毛细管加热元件,所述扇形的角度为80-100°。优选地,本专利技术所述的一种供XRD和XAS测试用的毛细管加热元件,所述扇形的角度为90°。优选地,本专利技术所述的一种供XRD和XAS测试用的毛细管加热元件,所述加热丝缠绕在芯体上。优选地,本专利技术所述的一种供XRD和XAS测试用的毛细管加热元件,所述加热丝为铠装加热丝。优选地,本专利技术所述的一种供XRD和XAS测试用的毛细管加热元件,所述两个加热体上的加热丝为一根。优选地,本专利技术所述的一种供XRD和XAS测试用的毛细管加热元件,所述测温装置为热电阻或热电偶。本专利技术还提供了一种毛细管用加热系统,包括加热元件和温控仪,所述加热元件为上述的一种供XRD和XAS测试用的毛细管加热元件,所述加热丝、测温装置均与所述温控仪连接。本专利技术技术有益效果:本专利技术技术方案所述的加热元件用以对毛细管进行局部加热,其能够满足X射线相关实验测试的要求;使用时直接通电加热即可,相对目前常规的空气加热器,无需复杂的配套系统,不使用气源,节约设备成本,也易于维护。附图说明图1为本专利技术实施例所述的一种供XRD和XAS测试用的毛细管加热元件的结构示意图;图2为图1一个方向的剖视图,图中加热体两端的壁未显示;图3是图1另一个方向的剖视图,图中测温装置未显示;图4为实施例所述的一种供XRD和XAS测试用的毛细管加热元件与毛细管组装时的结构示意图;图5为采用本实施例所述的加热元件对毛细管进行加热并采集XRD、XAS数据时的工作状态示意图。具体实施方式为便于本领域技术人员理解本专利技术技术方案,现结合说明书附图对本专利技术技术方案做进一步的说明。如图1及图2所示,本实施例公开了一种供XRD和XAS测试用的毛细管加热元件,其用于毛细管作为液相反应的样品池,并采集XRD、XAS信号时进行加热。该加热元件包括两个加热体1、一个连接部2和一个测温装置3。所述加热体1包括芯体11、外壳12和加热丝13。所述芯体11呈柱状,其上形成有毛细管通道14;所述外壳12包裹于芯体11上,并且外壳12与芯体11间形成空腔(图中未标注),所述加热丝13设置在空腔内。作为优选,在本实施例中,芯体11和外壳12均呈圆柱体,且毛细管通道14、芯体11、外壳12同轴设置;加热丝13为铠装加热丝,并将其缠绕在所述芯体11上,这样加热丝13与芯体11为绝缘接触,确保使用安全。两个所述的加热体1同轴设置,并通过连接部2连接。所述连接部2的两端分别与两个加热体1的相对的端面连接,连接部2与加热体1间形成一窗口4,该窗口4即构成X射线的透过通道。更详细地,参阅图3,沿芯体1的轴线方向上,所述连接部2呈扇形,其弧面与加热体1的外侧面齐平,该扇形的角度在80-100°范围内调整,本实施例中的角度设置为90°。窗口4的设置目的是为使X射线透过,此外还需要考虑到毛细管内液体温度的均匀,因此在设计尺寸上,在确保X射线透过的前提下,窗口4的尺寸越小越好,即,在保证X射线通过的情况下,连接部2的长度越小越好,例如,在本实施例中,加热体的长度为35mm,连接部2的长度为5mm。所述测温装置3用以检测加热温度,测温装置3可以选择热电阻或热电偶,在本实施例中使用的为A级铂电阻。组装时,在连接部2的居中位置设一安装孔21(图中未标注),再将测温装置3的测温电阻插设在该安装孔21内。在本实施例中,两个加热体1上的电热丝13采用一根连续电热丝,中间部分设置在加热元件外部。当然电热丝13的中间部分也可以设置在加热元件的内部,此时,所述连接部2为中空结构,并且与两个加热体1的空腔连通,以供电热丝13穿过。此外,毛细管通道14的两端加工成螺孔,以便在实验时与其他支撑部件连接。将上述的加热元件的加热丝13、测温装置3与温控仪(图中未示出)连接,即构成一加热系统。应用所述的加热系统对毛细管进行局部加热。如图4所示,将毛细管5插入毛细管通道14内,将加热元件设置在需要加热的部位,启动温控仪即可对毛细管进行局部加热。本实施例中所述的加热元件具有两个对称设置的加热体1,且两个加热体1之间的区域形成有窗口4,X射线透过该窗口4处的溶液以采集XRD、XAS等相关信号,被照射区域的反应液受热较为均匀,且距离测温装置3较近,测量的温度满足设定要求。另外,由于XRD测试时的角度范围很大,因此在本实施例中窗口的角度设置在260-280°。图5所示为利用本实施例所述的加热元件对毛细管5内的反应液加热,并在此状态下采集XRD、XAS信号的工作状态图。在图示状态中,X射线水平地从左向右射入,垂直地照射窗口4处的毛细管,T-XAS是透射模式吸收谱,F-XAS是荧光模式吸收谱,根据实际情况择一测试。采集数据时,前电离室采集入射光强度,后电离室采集透射X射线吸收谱(T-XAS),荧光电离室采集荧光吸收谱(F-XAS),衍射数据利用XRD探测器Mythen获得,衍射收集的角度一般为20-120°。上述的几种实验采集中,对于加热元件、毛细管5的空间布局都有所要求,本实施例所述的加热元件可以很好地满足各种空间分布需求,在对毛细管5内的局部反应液进行均匀加热的同时,获得高质量的X射线相关测试数据。本专利技术技术方案在上面结合附图对专利技术进行了示例性描述,显然本专利技术具体实现并不受上述方式的限制,只要采用了本专利技术的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进,或未经改进将专利技术的构思和技术方案直接应用于其它场合的,均在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种供XRD和XAS测试用的毛细管加热元件,其特征在于,包括加热体、连接部和测温装置;所述加热体包括芯体和外壳,所述芯体呈柱状,其上形成有与芯体同轴的毛细管通道;所述外壳包裹于芯体上,并且外壳与芯体间形成空腔;所述空腔内设置有加热丝;加热体为两个,两个加热体同轴设置;所述连接部的两端分别与两个加热体相对的端面连接,连接部与加热体间形成窗口;所述测温装置位于连接部的居中位置。

【技术特征摘要】
1.一种供XRD和XAS测试用的毛细管加热元件,其特征在于,包括加热体、连接部和测温装置;所述加热体包括芯体和外壳,所述芯体呈柱状,其上形成有与芯体同轴的毛细管通道;所述外壳包裹于芯体上,并且外壳与芯体间形成空腔;所述空腔内设置有加热丝;加热体为两个,两个加热体同轴设置;所述连接部的两端分别与两个加热体相对的端面连接,连接部与加热体间形成窗口;所述测温装置位于连接部的居中位置。2.根据权利要求1所述的一种供XRD和XAS测试用的毛细管加热元件,其特征在于,所述芯体和外壳均呈圆柱状,且两者同轴设置。3.根据权利要求2所述的一种供XRD和XAS测试用的毛细管加热元件,其特征在于,在垂直于加热体轴线的方向上,所述连接部呈扇形,该扇形的弧面与加热体的外侧面齐平。4.根据权利要求3所述的一种供XRD和XAS测试用的毛细管加热元件,其特征在于,所述扇形的角度为8...

【专利技术属性】
技术研发人员:默广吴忠华邢雪青陈中军姚磊蔡泉郑黎荣施展李志宏
申请(专利权)人:中国科学院高能物理研究所
类型:发明
国别省市:北京,11

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